Кафедра 21 "Физика
плазмы"
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В МЕДИЦИНЕ
(для
группы Т7-35)
1 неделя.
Тема 1. Основные понятия физики плазмы и задачи курса.
Плазма - четвертое состояние вещества. Основные различия между ионизованным
газом и плазмой. Лабораторная плазма: диапазон достигнутых значений
концентрации заряженных частиц и температуры. Квазинейтральность плазмы.
Введение понятий (с простым физически наглядным выводом формул) плазменной
частоты и дебаевского радиуса. Эффект экранировки электрического поля в плазме.
Идеальность плазмы.
2 неделя.
Тема 2. Элементарные процессы взаимодействия в плазме.
Упругие и неупругие взаимодействия между отдельными частицами в плазме.
Дифференциальное и полное сечения взаимодействий, длина свободного пробега,
прицельный параметр. Элементарные неупругие процессы в плазме: ионизация и
рекомбинация, возбуждение и девозбуждение, ассоциация и диссоциация,
перезарядка.
3 неделя.
оль неупругих процессов в получении параметров плазмы и основные пути, по
которым реализуются эти процессы (тройная рекомбинация, многоступенчатая
ионизация, возбуждение электронным ударом и т.д.). Элементарные процессы, происходящие с излучением
электро-магнитной волны или её поглощением. Оптически тонкая и толстая плазма.
4 неделя.
Тема 3. Равновесие в плазме.
Упругие столкновения заряженных частиц. Роль далеких кулоновских
взаимодействий в рассеянии электронов на ионах, кулоновский логарифм.
Термодинамическое
равновесие, локальное термодинамическое равновесие, термическое равновесие.
Понятие температуры для плазмы, максвелловское распределение частиц по
скоростям и энергиям. Роль взаимодействия между основными типами частиц в
плазме (ионы, электроны и атомы) в установлении того или иного типа частичного
равновесия, время установления равновесия.
5 неделя.
Ионизационное равновесие, формула Саха. Процессы переноса в плазме.
6 неделя.
Тема 4. Диэлектрические свойства плазмы.
Выражения для диэлектрической проницаемости (и показателя преломления) с
учетом столкновений и наличии магнитного поля в плазме. Влияние столкновений
электронов с ионами и атомами на распространение электромагнитного излучения в
плазме. Различия в характере взаимодействия электромагнитной волны с плазмой в зависимости от соотношения
между тремя частотами: плазменной частотой, частотой электромагнитного
излучения и частотой столкновений. Плазма - диэлектрик, плазма - проводник.
7 неделя.
Эффекты взаимодействия электромагнитного излучения с плазмой (поглощение,
отражение, отклонение, изменение фазы и поляризационного состояния прошедшего
излучения, комптоновское рассеяние) и их использование для определения
параметров плазмы. Интерферометрия плазмы, как важнейший источник получения
информации о низкотемпературной плазме. Зависимость чувствительности измерений
от типа применяемого интерферометра, длины волны источника зондирующего
излучения и способа регистрации. Практические аспекты создания такого рода
аппаратуры.
8-неделя.
Тема 5. Дрейф плазмы в полях.
Движение отдельных заряженных частиц в магнитном поле. Магнитный момент
частицы. Фокусирующее действие магнитного поля. Дрейфовое приближение.
Различные типы дрейфового движения (дрейф в постоянном магнитном поле, в
неоднородных магнитных полях, в электрическом поле и скрещенных полях).
Инвариантность магнитного момента.
9-неделя.
Возникновение тока в плазме или направленного движения плазмы в зависимости
от типа дрейфа и практическое применение в плазменной аппаратуре.
10 неделя
Тема 6. Электрический разряд в газе.
Проводимость газового промежутка и отклонение от закона Ома при протекании
тока через газ. Особенности вольтамперной характеристики обобщенного газового
разряда. Самостоятельный и несамостоятельный газовые разряды. Условия
возникновения самостоятельного разряда (кривая Пашена), влияние параметров
внешней цепи на стабильность его протекания.
11-неделя.
Тлеющий разряд и его особенности. Практическое его применение.
Дуговые разряды
высокого и низкого давления.
12-неделя.
Тема 7. Методы исследования плазмы.
Электрические и магнитные зонды для измерения локальных параметров низкотемпературной плазмы. Возмущения, вносимые ими в плазму. Спектроскопическое определение параметров плазмы. Общие достоинства и недостатки.
13-неделя.
Зондирование плазмы внешним источником излучения (лазером). Типы лазеров
применяемых в диагностике плазмы (твердотельные, газовые). Их основные
особенности, достоинства и недостатки. Плазма газового разряда - как активная
среда лазеров, применяемых в медицине.
14-неделя.
Тема 8. Техника плазменной хирургии.
Плазмотроны атмосферного давления. Принципы действия. Получение остронаправленных
потоков плазмы. Параметры получаемой плазмы.
15-неделя.
Тема 9. Воздействие плазменной струи на человеческий
организм.
Термическое воздействие струи плазменного скальпеля на биологические ткани.
Особенности воздействия в двух основных режимах работы (резки и поверхностной
коагуляции). Преимущества по сравнению с металлическим хирургическим
скальпелем: асептичность, абластичность, более низкая степень риска
тромбо-геморрагических осложнений.
16-неделя.
Практика и перспективы использования плазменных технологий в хирургии
мирного и военного времени.
ОСНОВНАЯ
ЛИТЕРАТУРА
1. |
533/Р-69 |
М.К.Романовский.
Элементарные процессы и взаимодействие частиц в высокотемпературной плазме.
М., МИФИ, 1984. |
||
2.** |
|
С.К.Жданов,
В.А.Курнаев, М.К.Романовский, И.В.Цветков. Основы физических процессов в
плазме и плазменных установках. М., МИФИ, 2000. |
||
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
ЛИТЕРАТУРА
1. |
533/Ч-48 |
В.Е.Черковец. Физика приэлектродных явлений. М., МИФИ, 1994 |
|
2. |
533/Д-44 |
Диагностика
термоядерной плазмы. Под ред.
С.Ю.Лукьянова. М., Энергоатомиздат,
1985 |
|
* - книга находится в
читальном зале
** - книги нет в библиотеке МИФИ
![]() ![]() |